UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE CIVILDEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA Y SANITARIAHIDROLOGÍA

Prof. Ada Moreno

“El hidrograma representa la variación de las descargas de una corriente con respecto al tiempo, en una sección determinada del curso de agua.”

FUENTE: Ramírez, Maritza. 2003. Hidrología Aplicada

Q

t

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

Precipitación

EL HIDROGRAMA

Las ordenadas del hidrograma son gastos instantáneos (m3/s, l/s y pies3/s) y las abscisas

corresponden al tiempo (minutos, horas, días, meses o años)

El área bajo la curva del hidrograma (es decir su integral) representa un volumen cuando la

ordenada se expresa en términos de gasto, como por ejemplo m3s.

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

Los factores que influyen en la forma del hidrograma son: Magnitud de precipitación,

duración de la tormenta, área de la cuenca, forma de la cuenca, capacidad de almacenaje de

la cuenca (topografía, cobertura vegetal, tipo de suelo, entre otros)

PARTES DE UN HIDROGRAMA

Pico del hidrograma

Cau

dal

(m

3 /s)

Tiempo (h)Tiempo Base

Tiempo al pico

Fin

al d

el E

scu

rrim

ien

to S

up

erfi

cial

Curva de agotamiento

Curva de descenso o de recesiónCurva de concentración

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

Tiempo de retardo

Duración

Índice de infiltración

PARAMETROS DE FORMA DEL HIDROGRAMA

Pico del hidrograma (qp), valor máximo de la escorrentía.

Tiempo al pico (tp), tiempo entre el inicio de la escorrentía y la ocurrencia del pico del hidrograma

Tiempo de recesión (tr), tiempo desde el inicio de la recesión hasta el final de la misma

Tiempo base (tb), tiempo transcurrido desde el inicio de la crecida hasta el final de la escorrentía directa,por lo tanto es el tiempo total del hidrograma de escorrentía

Volumen de la escorrentía (Q), es el área debajo del hidrograma y se expresa en m3 o l

Precipitación efectiva (Pe), es la porción de la precipitación que se transforma en escurrimiento Estacomienza después que la tasa de infiltración sea menor que la intensidad de lluvia y termina cuando laintensidad de la lluvia se hace menor que la tasa de infiltración

Duración de la precipitación efectiva (D), tiempo transcurrido entre el inicio y el final de la lluvia efectiva

Abstracciones o pérdidas iniciales (Ia), porción de la precipitación que ocurre antes del inicio de laescorrentía

Tiempo de retardo o respuesta (tL), es el tiempo entre la mitad de la duración de la lluvia efectiva y eltiempo al pico.

Puntos de inflexión, ocurren en la recesión y coinciden con los cambios de dirección de la curva derecesión. El primer punto de recesión indica el fin del escurrimiento y el segundo el fin de la escorrentíadirecta

Tiempo de concentración (tc), tiempo entre el final de la lluvia efectiva y el primer punto de inflexión

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

Método estimado Método empírico Método simplificado

Limnigramas

Hidrograma Unitario

Modelos lluvia-

escorrentía

Cuencas con datos de

precipitación y caudal

Hidrograma Unitario

Triangular

Método Racional

Hidrograma Unitario

Instantáneo

Transposición de

Hidrogramas unitarios

Cuencas sin datos de

caudal

EN CUENCAS CON INFORMACIÓN

HIDROGRAMA UNITARIO

Es un hidrograma generado en una cuenca por una tormenta de precipitación efectiva unitaria e intensidad horaria uniforme sobre toda el área de la cuenca.

http://www.meted.ucar.edu/hydro/basic/UnitHydrograph_es/print_version/03-creatingUHG.htm

Seleccionar la tormenta para la cuenca en estudio

Separar el caudal base del caudal de escorrentía directa

Calcular el volumen de escorrentía directa Determinar la precipitación efectiva Estimar el hidrograma unitario Determinar la duración efectiva

El método se basa en la curva “S” o curva de Sherman, que es el resultado de sumar una serie infinita de incrementos de escorrentía unitaria de n horas de duración, desplazado cada uno de ellos n horas con respecto al anterior

FUENTE: Ramírez, Maritza. 2003.

FUENTE: Nanía, Leonardo. 2003. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN LLUVIA-ESCORRENTÍA DE PROPAGACIÓN DE CAUDALES

FUENTE: Nanía, Leonardo. 2003. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN LLUVIA-ESCORRENTÍA DE PROPAGACIÓN DE CAUDALES

EN CUENCAS SIN INFORMACIÓN

MÉTODO RACIONAL

HIDROGRAMA TRIANGULAR

TRANSPOSICIÓN DE HIDROGRAMAS UNITARIOS DE UNA CUENCA A OTRA

HIDROGRAMA UNITARIO INSTANTÁNEO (C.O. CLARK)

Mapa Topográfico de la Cuenca

Longitud del Cauce Principal (m)

Desnivel de la cuenca (m)

Tamaño o Área de la cuenca

Tiempo de concentración

Curva IDFLocalidad Geográfica

Intensidad de precipitación para D = Tc

Cobertura del Suelo

Textura del Suelo

Pendiente del Terreno

Coeficiente de Escorrentía

Qp = C·I·A Qp = 2.78·C·I·A

CÁLCULO DEL PICO DE CRECIDA (Qp)

Qp: L/sI: L/s/ha

A: ha

Qp: L/sI: mm/h

A: ha

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

Se basa en la hipótesis de que un hidrograma puede ser representado por un diagrama triangular.

FUENTE: Ramírez, Maritza. 2003.

FUENTE: http://gsilvam.com/calculo.htm

B = 1.67Tp

Tb = B + TpTb = 1.67Tp + TpTb = 2.67Tp

Tp = D/2 + TlTl = 0.6TcD = TcTp = 0.5Tc + 0.6TcTp = 1.1Tc

FUENTE: http://gsilvam.com/calculo.htm

Ve: Volumen Escorrentía

Ve = (Tb x Qp)/2

Qp = 2Ve/TbQp = 2Ve/(2.67Tp)Qp = 2Ve/(2.67(1.1Tc))

Ve = Pe x Acuenca

Pe: Precipitación efectiva obtenida por el método del número de curva

MÉTODO DEL NÚMERO DE CURVA

Este método fue elaborado por U.S. Soil Conservation Service y se basa en la estimación directa de la

escorrentía superficial de una lluvia aislada a partir de las características del suelo, uso del mismo y de su

cubierta vegetal.

En un complejo suelo – vegetación totalmente

impermeable toda la precipitación se convierte en

escorrentía superficial.

En un complejo totalmente permeable no daría

escorrentía superficial ante una precipitación, sea

cual sea su valor

Entre dichos casos extremos, podemos tener

infinitas respuestas de escorrentía superficial ante

una precipitación según el tipo de asociación

suelo - vegetación

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

MÉTODO DEL NÚMERO DE CURVA

GRUPO A (Bajo Potencial de Escorrentía)

Es el que ofrece menor escorrentía. Incluye los suelos que presentan gran permeabilidad, incluso cuando

están saturados, comprendiendo los terrenos profundos, sueltos, con predominio de arena o grava y muy

poco limo o arcilla.

GRUPO B (Moderadamente Bajo Potencial de Escorrentía)

Incluye los suelos con infiltración moderada cuando están saturados, presentan moderada permeabilidad, aún

cuando muy húmedos, comprenden los terrenos arenosos menos profundos que los del Grupo A, aquellos

otros de textura franco – arenosa de mediana profundidad y los francos profundos.

GRUPO C (Moderadamente Alto Potencial de Escorrentía)

Incluye los suelos que ofrecen poca permeabilidad cuando están saturados, porque presentan un estrato

impermeable que dificulta la infiltración o porque en conjunto su textura es franco – arcillosa o arcillosa.

GRUPO D (Alto Potencial de Escorrentía)

Incluye los suelos que presentan gran impermeabilidad, tales como los terrenos muy arcillosos y profundos,

terrenos que presentan en la superficie o cerca de la misma una capa de arcilla muy impermeable y aquellos

con subsuelo muy impermeable próximo a la superficie.

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

MÉTODO DEL NÚMERO DE CURVA

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

MÉTODO DEL NÚMERO DE CURVA

FUENTE: Ovalles, Yajaira. 2008.

El hidrograma unitario de Clark, tiene en cuenta el tránsito a través de la cuenca a través de las curvas isócronas. Las curvas isócronas son curvas que unen los puntos de la cuenca que tienen igual tiempo de viaje

FUENTE: Nanía, Leonardo. 2003. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN LLUVIA-ESCORRENTÍA DE PROPAGACIÓN DE CAUDALES

Está basado en el principio de que el hidrograma total de una creciente es la suma de todos los hidrogramas aportados por las distintas subcuencas, debidamente modificados por efecto del almacenaje en el río

FUENTE: Ramírez, Maritza. 2003. Hidrología Aplicada

Tránsito en un embalse ficticio

Hidrograma de entrada

Hidrograma de salida

Dividir la longitud del cauce principal en tramos igual y cuyo número depende de la cantidad de isócronas a trazar

Li = Lt/6

Tci = Tc/6

Para el trazado de la primera isócrona, llevar la distancia Li sobre el cauce principal, obteniendo el punto 1.

Li = Lt/6

1

Para el punto 1 estimar el tiempo de concentración:

Tci = 0,9545(Li3/Hi)

0,385

1

Si Tcicalculado = Tc/6 se tiene el trazado de laprimeras isócrona, continuar con la segunda

Para el punto 1 estimar el tiempo de concentración:

Tci = 0,9545(Li3/Hi)

0,385

1

Si Tcicalculado Tc/6 se hace una nueva iteración,con una longitud Li diferente, hasta lograr queTcicalculado = Tc/6